DE102009057004A1

DE102009057004A1 - Achssteller, insbesondere Hinterachssteller eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102009057004A1
Application number: DE102009057004A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Michel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-06-09
Also published as: EP2329970A1; EP2329970B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Achssteller, insbesondere Hinterachssteller eines Kraftfahrzeugs mit einem Drehfedersystem (8) als Speicherfeder, das einerseits über eine Drehschwinge (9) mit einem Achslenker (4) verbunden ist und andererseits über einen steuerbaren Stellantrieb (13) fahrzeugfest abgestützt ist. Erfindungsgemäß weist das Drehfedersystem (8) ineinander geschachtelt wenigstens ein Drehfederrohr (11) und wenigstens einen Drehfederstab (10) auf, und der Stellantrieb (13) besteht aus einem Elektroantrieb (15, 16) mit einem nachgeschalteten Cyclo-Getriebe (19), dessen Abtriebswelle (23) für eine Drehverstellung mit dem Drehfedersystem (8) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Achssteller, insbesondere Hinterachssteller eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein allgemein bekannter, gattungsgemäßer Achssteller enthält ein Drehfedersystem als Speicherfeder, das einerseits über eine Drehschwinge mit einem Achslenker verbunden ist und andererseits über einen steuerbaren Stellantrieb fahrzeugfest abgestützt ist.
Zudem ist ein elektromechanischer Stabilisator für das Fahrwerk eines Fahrzeugs aus der DE 100 01 087 A1 bekannt mit einem zwischen zwei Stabilisatorhälften eingebundenen und diese bedarfsweise gegeneinander um einen Verdrehwinkel verdrehenden Aktuator, der aus einem Elektromotor sowie einem diesem nachgeschalteten Getriebe besteht. Es handelt sich somit hier um einen üblichen U-förmigen Stabilisator, der mittig geteilt ist und dessen Stabilisatorhälften gesteuert gegeneinander insbesondere zur Verbesserung der Wankeigenschaften verdrehbar sind. Als Getriebe wird hier unter anderem ein Cyclo-Getriebe vorgeschlagen mit einem Abtriebswellenzapfen der drehfest mit einer Stabilisatorhälfte verbunden ist.
Ein Cyclo-Getriebe mit zwei Kurvenscheiben ist beispielsweise aus DE 10 2004 048 196 A1 bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Achssteller so auszubilden, dass bei guter Funktion eine sehr kompakte Bauweise erreicht wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Drehfedersystem ineinander geschachtelt wenigstens ein Drehfederrohr und wenigstens einen Drehfederstab aufweist und der Stellantrieb aus einem Elektroantrieb mit einem nachgeschalteten Cyclo-Getriebe besteht, dessen Abtriebswelle für eine Verdrehverstellung mit dem Drehfedersystem verbunden ist.
Durch die Ineinanderschachtelung des Drehfedersystems wird eine große Funktionslänge der Speicherfeder bei vorteilhaft kurzer Bauweise erreicht, wodurch einerseits der üblicherweise beschränkte Bauraum am Fahrwerk gut genutzt und/oder Freiräume für Zusatzkonstruktionen geöffnet werden. Zur kompakten Bauweise trägt zudem das dem Elektroantrieb nachgeschaltete Cyclo-Getriebe bei, welches mit dem Elektroantrieb eine kompakt integrierte Einheit bilden kann, wobei das Cyclo-Getriebe zudem im Vergleich zu anderen Getrieben einen hervorragenden Wirkungsgrad, eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Schockbelastungen bei großer Laufruhe und einen günstigen Preis aufweist.
In einer bevorzugten konkreten Ausführung enthält das Drehfedersystem einen Drehfederstab aus Vollmaterial, der etwa horizontal in Fahrzeugquerrichtung verläuft und der teilweise in einem Drehfederrohr verdrehbar ausgenommen ist, wobei der Drehfederstab endseitig mit dem Drehfederrohr verdrehfest verbunden ist. Die Getriebeabtriebswelle des Cyclo-Getriebes ist mit dem freien Drehfederrohrende drehübertragend fest verbunden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Drehfederrohr mit dem innenliegenden Drehfederstab koaxial durch den Stellantrieb geführt dergestalt, dass ein Stellantrieb-Gehäuse mit einem fahrzeugfesten Hilfsrahmen verbunden ist, wobei der Elektroantrieb aus einem gehäusefesten Stator und einem Rotor mit einer Motor-Hohlabtriebswelle ausgeführt ist durch die koaxial das Drehfederrohr mit dem innenliegenden Drehfederstab geführt ist.
Die Motor-Hohlabtriebswelle weist dabei endseitig zum freien Drehfederrohrende hin einen Exzenter als Antriebsexzenter für wenigstens eine Kurvenscheibe des Cyclo-Getriebes auf, wobei die wenigstens eine Kurvenscheibe entlang des inneren Umfangs eines feststehenden, koaxialen Bolzenrings des Cyclo-Getriebes abwälzbar ist.
Die Getriebeabtriebswelle umfasst als Getriebe-Hohlabtriebswelle das Drehfederrohr und ist mit diesem endseitig drehübertragend verbunden, wobei der Drehfederstab über diese Verbindungsstelle mit einem Überstand aus dem Stellantrieb ragt und dort direkt oder indirekt verdrehfest mit der Drehschwinge verbunden ist.
Ersichtlich ist durch die Verschachtelung sowohl des Drehfedersystems als auch der Antriebselemente des Stelltriebs mit teilweiser Integration des Antriebsexzenters am oder im Elektromotor eine vorteilhaft kleinbauende Achsstelleinheit geschaffen, die zudem gewichtsgünstig und kostengünstig herstellbar ist.
In einer Ausführungsform kann die Drehschwinge unmittelbar am Drehfederstab angebunden sein. In der nachfolgenden alternativen Ausführungsform kann durch eine vorteilhafte zusätzliche Verschachtelung der Bauraum bei großer Funktionslänge der Speicherfeder weiter reduziert werden: Dazu ist der Überstand des Drehfederstabs, mit dem dieser aus dem Stellantrieb ragt, in einem zweiten Drehfederrohr verdrehbar aufgenommen, wobei der Drehfederstab endseitig mit dem zugeordneten Drehfederrohrende drehübertragend fest verbunden ist. Das zweite Drehfederrohr endet mit einem zweiten freien Drehfederrohrende in der Nähe des Stellantriebs, wobei dort die Drehschwinge verdrehfest angeschlossen ist.
Die Drehschwinge kann in an sich bekannter Weise über eine Koppel an einem Trapezlenker des Fahrwerks angeschlossen werden.
Die jeweils endseitigen drehübertragend festen Verbindungen der Ineinanderschachtelungen können zudem einfach als Steckverbindungen mit Verzahnungen, gegebenenfalls mit zugeordneten Axialsicherungen ausgeführt werden.
Insbesondere zur Beherrschung von möglichen Unwuchten soll das Cyclo-Getriebe zwei parallele Kurvenscheiben aufweisen.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung weiter erläutert.
Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf den linken Teil einer hinteren Radaufhängung mit einem Achssteller,
2 einen Längsschnitt durch einen Stellantrieb, und
3 eine schematische Darstellung zur Funktionserläuterung eines Cyclo-Getriebes.
In der 1 ist eine schematische Draufsicht auf den linken Teil einer hinteren Radaufhängung 1 dargestellt mit einem Rad 2, radführenden Lenkern 3, 4, 5 und einem Hilfsrahmen 6.
Am Hilfsrahmen 6 ist ein Achssteller 7 angebracht, der ein Drehfedersystem 8 als Speicherfeder enthält mit einer Verbindung durch eine Drehschwinge 9 zum Lenker 4.
Der rechte Teil des Achsstellers 7 ist im Bereich A in 2 vergrößert im Detail dargestellt:
Das Drehfedersystem 8 enthält einen Drehfederstab 10 aus Vollmaterial, der etwa horizontal in Fahrzeugquerrichtung verläuft und der in einem Drehfederrohr 11 aufgenommen ist. Der Drehfederstab 10 und das Drehfederrohr 11 sind endseitig über eine Steckverzahnung 12 drehfest verbunden. Der Achssteller 7 umfasst weiter einen Stellantrieb 13, durch den das Drehfederrohr 11 mit dem innenliegenden Drehfederstab 10 geführt ist. Bei dieser Anordnung ist das Stellantriebgehäuse 14 mit dem Hilfsrahmen 6 verbunden (siehe 1). Ein Elektromotor des Stellantriebs 13 besteht aus einem gehäusefesten Stator 15 und einem Rotor 16 mit einer Motor-Hohlabtriebswelle 17, durch die koaxial das Drehfederrohr 11 mit dem innenliegenden Drehfederstab 10 geführt ist.
Diese Motor-Hohlabtriebswelle 17 trägt endseitig einen Exzenter 18 als Antriebsexzenter für ein Cyclo-Getriebe 19, mit einer Kurvenscheibe 30, die zwei zueinander versetzte Kurvenabschnitte 20, 21 besitzt. Die Exzentrizität des Exzenterantriebs ist mit e an der Achse 22 angegeben. Im Kurvenabschnitt 21 wälzen sich auf gehäusefesten Bolzen 28 aufgesetzte Rollen ab, wobei sich gleichzeitig im Kurvenabschnitt 20 Rollen auf Bolzen 29 der Getriebeabtriebswelle des Cyclo-Getriebes 19 abwälzen.
Die Getriebeabtriebswelle ist als Getriebe-Hohlabtriebswelle 23 ausgeführt, die das Drehfederrohr 11 an dessen Endseite umfasst und an einer Schulter 24 drehfest verbunden ist. Eine Drehbewegung der Getriebeabtriebswelle wird somit auf das Drehfederrohr 11 übertragen und durch die Steckverzahnung 12 zurück auf den Drehfederstab 10 geleitet, der mit einem Überstand 25 aus dem Stellantrieb 13 ragt.
Wie aus der 1 ersichtlich, ist dieser Überstand 25 des Drehfederstabs 10 in einem zweiten Drehfederrohr 26 aufgenommen, wobei auch hier deren Endseiten drehfest verbunden sind. Das zweite Drehfederrohr 26 ist wiederum zurückgeführt zum Stellantrieb-Gehäuse 14 und dort verdrehbar gelagert. Vor dem Stellantriebgehäuse 14 ist die Drehschwinge 9 verdrehfest angeschlossen. Insgesamt wird somit ein über das Cyclo-Getriebe 19 und dessen Getriebe-Hohlabtriebswelle 23 aufgebrachtes Drehmoment über das erste Drehfederrohr 11 auf dem Drehstab 10 und weiter über das zweite Drehfederrohr 26 auf die Drehschwinge 9 und den Lenker 4 auf das Rad 2 geleitet.
Mit dem schematischen Schnitt B-B wird die grundsätzliche Funktion des Cyclo-Getriebes 19 erläutert:
In einem feststehenden Kreisring 27 ist ein innerer Bolzenring 28 angebracht, wo sich im Kurvenabschnitt 21 auf gehäusefesten Bolzen 28 aufgesteckte Rollen abwälzen. Dazu wird der im Durchmesser gegenüber dem Bolzenring kleinere Kurvenabschnitt 21 als Taumelscheibe mit dem Exzenter 18 (Exzentrizitäte e) angetrieben. Wenn sich der Kurvenabschnitt 21 im Uhrzeigersinn innerhalb des Bolzenrings fortbewegt, dreht sich die Kurvenscheibe 30 gleichzeitig mit reduzierter Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn um ihre Achse. Durch die Taumelbewegung der doppelten Kurvenscheibe 30 wird diese mit dem Kurvenabschnitt 20 in den Rollen auf den Bolzen 29 der Getriebe-Hohlabtriebswelle 23 abgewälzt, wodurch die gleichmäßige Abtriebsbewegung entsteht.
Die Schachtelung des Drehfedersystems 8 in Verbindung mit dem Cyclo-Getriebe 19 führt zu hochleistungsfähigen, kompakten und einfach zu montierenden Konfigurationen, die sich durch hohe Übersetzung, hohe Schocküberlastbarkeit, geringe Massenträgheit und geringes Laufgeräusch auszeichnen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10001087 A1 [0003]
DE 102004048196 A1 [0004]

Claims

Achssteller, insbesondere Hinterachssteller eines Kraftfahrzeugs mit einem Drehfedersystem (8) als Speicherfeder, das einerseits über eine Drehschwinge (9) mit einem Achslenker (4) verbunden ist und andererseits über einen steuerbaren Stellantrieb (13) fahrzeugfest abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehfedersystem (8) ineinander geschachtelt wenigstens ein Drehfederrohr (11) und wenigstens einen Drehfederstab (10) aufweist, und dass der Stellantrieb (13) aus einem Elektroantrieb (15, 16) mit einem nachgeschalteten Cyclo-Getriebe (19) besteht, dessen Abtriebswelle (23) für eine Drehverstellung mit dem Drehfedersystem (8) verbunden ist.
Achssteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehfedersystem (8) einen Drehfederstab (10) aus Vollmaterial enthält, der etwa horizontal in Fahrzeugquerrichtung verläuft und der teilweise in einem Drehfederrohr (11) verdrehbar aufgenommen ist, wobei der Drehfederstab (10) endseitig mit dem Drehfederrohr (11) verdrehfest verbunden ist, und dass die Getriebe-Abtriebswelle (23) des Cyclo-Getriebes (19) mit dem freien Drehfederrohrende drehübertragend fest verbunden ist.
Achssteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehfederrohr (11) mit dem innen liegenden Drehfederstab (10) koaxial durch den Stellantrieb (13) geführt ist, dergestalt, dass ein Stellantrieb-Gehäuse (14) mit einem fahrzeugfesten Hilfsrahmen (6) verbunden ist, dass der Elektroantrieb aus einem gehäusefesten Stator (15) und einem Rotor (16) mit einer Motor-Hohlabtriebswelle (17) gebildet ist, durch die koaxial das Drehfederrohr (11) mit dem Drehfederstab (10) geführt ist, dass die Motor-Hohlabtriebswelle (17) endseitig zum freien Drehfederrohrende hinweisend einen Exzenter (18) als Antriebsexzenter für wenigstens eine Kurvenscheibe (20, 21) des Cyclo-Getriebes (19) aufweist, wobei die wenigstens eine Kurvenscheibe (20, 21) entlang des inneren Umfanges eines feststehenden, koaxialen Bolzenrings (28) des Cyclo-Getriebes (19) abwälzbar ist, dass die Getriebeabtriebswelle als Getriebe-Hohlabtriebswelle (23) das Drehfederrohr (11) umfasst und mit diesem endseitig drehübertragend verbunden ist, wobei der Drehfederstab (10) über diese Verbindungsstelle mit einem Überstand (25) aus dem Stellantrieb (13) ragt und dort direkt oder indirekt verdrehfest mit der Drehschwinge (9) verbunden ist.
Achssteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (25) des Drehfederstabs (10) in einem zweiten Drehfederrohr (26) verdrehbar aufgenommen ist, wobei der Drehfederstab (10) endseitig mit dem zugeordneten Drehfederrohrende drehübertragend fest verbunden ist, und dass das zweite Drehfederrohr (26) in der Nähe des Stellantriebs (13) mit einem zweiten freien Drehfederrohrende zurückgeführt ist und dort die Drehschwinge (9) verdrehfest angeschlossen ist.
Achssteller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehschwinge (9) über eine Koppel an einen Trapezlenker (4) des Fahrwerks angeschlossen ist.
Achssteller nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils endseitige drehübertragende feste Verbindung zwischen dem Drehfederstab (10) und dem einen und/oder zweiten Drehfederrohr (11, 26) durch eine Steckverbindung mit Verzahnung und gegebenenfalls einer Axialsicherung ausgeführt ist.
Achssteller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Cyclo-Getriebe (19) zwei parallele Kurvenscheiben (20, 21) aufweist.